未来的程序员们，了解一下什么是程序？

No.165-未来的程序员们，了解一下什么是程序？

作者：@老铁的最新号外

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使用过计算机的人都知道，一个应用程序(客户端，App)需要系统内的软件和硬件共同配合才能实现复杂的功能。如下是一个简化的计算机软硬件层次图。

图：计算机软硬件层次图

应用软件复杂的程序代码需要经过系统软件层，被解释翻译成一个个指令后，最终到达硬件层被执行。为什么需要将各种编程语言编写的代码翻译后，硬件才能执行？因为计算机硬件只能理解和执行二进制指令，而我们编写的代码却是各种高级编程语言（C，C++，Java等）。为什么我们不直接编写可以被硬件直接理解和执行的二进制指令，这样就不需要经过编译这一步了，直接执行？因为二进制：只包含0和1。类似于1100100，如果人工用这种方式进行代码的编写，计算机的发展也不至于如此之快了。

各层的功能

硬件层，包含有计算机的各种硬件。CPU，内存，硬盘，显卡等。主要进行数据的计算和读写操作。

系统软件层，主要是提供服务和各种管理。比如说，现在有个软件需要调用硬件，但是这个软件没法直接发消息给硬件，二者是没法直接沟通交流的。必须要经过系统软件层，让系统软件层来提供服务，大体上就这么个意思。系统软件层还对各种硬件状态进行监控。

系统软件层包含操作系统，编译程序，加载程序和汇编程序等。

系统软件层的典型代表：操作系统，是用户程序和硬件之间的接口桥梁。

关于编译

现在编程大部分使用的都是高级语言(C，C++，Java等），把用高级语言编写的程序翻译成硬件所能执行的指令，这个过程就叫做编译。

关于二进制

计算机底层直接依赖的就是二进制，计算机上的所有内容，底层都是可以用0和1来表示的二进制数。比如：一张图片，一首歌曲，一段txt文档，实际上都是0和1的集合体。

0和1分别是一个二进制位，也可以称之为一位（bit）。计算机硬件可以理解和执行的指令，使用的就是二进制。

编程语言的发展

最开始的一代程序员是直接使用二进制数来与计算机进行通信的。

随后发明了助记符，开发了汇编语言，这是一种机器语言，它需要程序员像计算机一样的去思考每一步。

如何让程序员用日常自然的语言来编写程序？如何提供程序员的生产效率?显然上面的两种编码方式无法满足，高级编程语言应运而生。

高级编程语言可以用较自然的方式编写，自然也极大的提高了软件的生产效率。

下面是数组元素交换位置的编码操作，观察三种编码方式的区别。

图：三种编码方式的不同

可以看出使用高级编程语言进行编码，方式更偏自然一点，使用数学中的字符，等式配合上简单的英文。汇编方式更加死板，步骤较多。而二进制的方式，可能会让人发疯。

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